镁合金焊缝液化裂纹敏感性及预测方法探究

以AZ31与AZ91镁合金为母材,AZ61与AZ92镁合金为填充焊丝,利用冷金属过渡焊接(CMT)方法进行横向拘束环行焊缝裂纹实验,探究AZ系列镁合金部分熔化区的液化现象,并结合液化裂纹产生机理提出一种定性判断镁合金液化裂纹敏感性的方法。结果表明,焊接过程中,AZ91镁合金焊缝边缘发生了g (Mg17Al12)相与富Mg a相的共晶反应,产生了液相,形成了部分熔化区;在AZ31镁合金中不存在g (Mg17Al12)相,液化现象不明显,部分熔化区较小。同时,提出了基于二元合金相图的镁合金液化裂纹敏感性判断方法,以判断镁合金母材和焊丝成分对焊缝部分熔化区液化裂纹敏感性的影响规律,即,母材为AZ91时的液化裂纹敏感性比母材为AZ31时更高,焊丝为AZ92时的液化裂纹敏感性较焊丝为AZ61时更低。     

高Al、Hf含量对Ni_3Al基合金激光焊接性能的影响

为了研究高Al、Hf含量对Ni3Al基合金焊接性能的影响,采用激光焊接3种成分合金,分析焊缝凝固机理,并对比所得裂纹敏感性,同时从预热温度、激光光源性质等方面研究激光焊接工艺。Al元素成分增加,使合金降低了焊缝裂纹中偏析较严重的Mo元素含量,并使凝固过程的脆性温度范围减小,离共晶区较远,致使凝固组织(γ+γ′)共晶相减少。Hf元素含量增加使枝晶间得到良好的填充,使其相变成细密羽毛状(γ+γ′)共晶体,明显降低合金的裂纹敏感性。通过调节母材预热温度,激光波长,在冷却速度较快时能够在一定程度上降低裂纹的敏感性,但仍未完全消除裂纹。而采用波长较短、光斑面积较大的半导体激光焊接得到无裂纹焊缝。     

超声波作用下SiC_p/Al复合材料焊缝的凝固组织及其断裂特征

研究超声波作用下SiCp/Al复合材料焊缝的微观组织特征,并采用SEM对室温下焊缝的原位拉伸断裂特性过程及断口形貌进行观察分析。结果表明,在焊接不同阶段经超声波处理,可有效地控制焊缝的微观组织。在拉伸应力作用下所有焊缝在没有观察到明显裂纹生成之前瞬间发生断裂,呈现脆性断裂的特征。当焊缝中无SiC颗粒时,焊缝中发达的Zn-Al共晶相为焊缝的薄弱相,是裂纹萌生的部位,且是裂纹扩展的主要路径。当母材中的SiC颗粒迁移到焊缝中时,主要聚集于共晶相中,SiC颗粒和共晶组织的结合界面是微裂纹萌生的部位,裂纹主要沿着共晶组织扩展,在强大的脆性断裂惯性作用下,扩展路径上较多的先共晶相β(Zn)发生解理断裂,先共晶相α(Al)具有明显的抗裂作用。     

ZK60镁合金激光焊接接头的液化开裂(英文)

采用激光对ZK60镁合金板材进行焊接,研究焊接接头半熔化区的显微组织。结果表明:铸态合金半熔化区中沿晶分布的共析混合物在焊接过程中出现液化,其凝固组织呈现亚共晶结构,这种结构导致晶界处的Zn元素偏析更为严重,从而加剧了该区域的开裂倾向;半熔化区液化开裂的主要原因是凝固最终阶段液相不足使得半熔化区液化部位产生缩孔,并成为裂纹源,在凝固收缩及热收缩所产生的拉应力作用下,裂纹沿弱化的晶界扩展;降低焊接热输入和对母材进行轧制等塑性加工均有利于提高该合金焊接时的抗液化裂纹性能,后者的作用主要在于细化共晶相的尺寸并改变其分布。     

焊接材料对喷射成形7475铝合金TIG焊接头热裂纹的影响

采用4043,5356,7055三种焊接材料对喷射成形7475铝合金TIG焊接头的热裂纹敏感性进行了研究,对接头的力学性能进行了测试,分析了接头的微观组织及裂纹的形貌、相组成.结果表明,采用5356焊丝时热输入对焊接热裂纹敏感性影响较大,高热输入时母材中的铜和锌向焊缝进行扩散和焊缝中的镁在熔合区形成α-Al,Al0.403Zn0.597和Al7 Cu3 Mg6相的低熔共晶组织,并在晶界和枝晶间形成偏析,在焊接应力的作用下在熔合区内产生了贯穿性热裂纹;低热输入时接头没有出现热裂纹,但强度只有184 MPa;而4043和7055两种焊丝的热裂纹敏感性较小.     

AZ31B镁合金TIG焊缝金属夹杂物的微观尺度分析

主要研究了AZ31B镁合金采用TIG焊焊缝金属夹杂物的形成机理和组织成分,并讨论了夹杂物对焊接接头宏观物理性能的影响。分别通过金相分析和扫描电镜分析了金属夹杂物的形成机理和分布规律,并通过显微硬度仪与纳米压痕仪分析了金属夹杂物给焊缝性能带来的影响。研究表明:AZ31B镁合金母材由α-Mg基体和固溶其中的层片状的β相组成,焊接热过程使得共晶产物固相线发生偏移,合金元素与Mg的共晶产物集中析出于晶界,形成了金属间夹杂物;同时,焊接过程中产生的氧化物也形成了夹杂,金属间夹杂物对焊接接头的硬度有一定提高,但强度有所降低,且易形成焊接缺陷。     

GH2132合金环缝结构件裂纹敏感性研究

针对轴承座底盘与螺柱TIG焊环缝结构,对不同硼含量的GH2132合金进行焊接工艺试验,检测焊接接头表面及横截面裂纹,结合接头显微组织形貌及XRD残余应力测试结果分析裂纹形成机理。结果表明,GH2132合金底盘与螺柱TIG焊接头具有焊接裂纹敏感性,裂纹出现在熔合线附近的粗晶区,沿晶界向母材扩展,为液化裂纹。焊接接头裂纹敏感性随焊接热输入的增大而增大,合金中硼元素含量对液化裂纹敏感性有较大影响,含硼高的合金裂纹敏感性高于含硼低的合金。焊接接头裂纹的分布与该构件结构特征密切相关。由于轴承座底盘有一个中心孔且螺柱靠近中心孔的边缘,焊接时螺柱外侧焊缝受到的拘束应力大于其内侧焊缝,裂纹多出现在螺柱环形焊缝的外侧。     

GH150合金焊接热影响区液化与液化裂纹

采用可变拘束试验，热塑性试验，差热分析，光镜与扫描电镜观察，研究了ＧＨ１５０合金焊接热影响区液化及液化裂纹形成机制，加热过程中温度高于１２５０℃的热影响区由于γ／（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ共晶产生液化，在温度达到１３５３℃（固相线）至１３７５℃（液相线）的近缝区，晶内出现大量液化点，冷却过程中温度在１２７３和１２００℃时形成γ／（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ共晶和γ／Ｌａｖｅｓ相共晶，（Ｎｇ，Ｔｉ）Ｃ组分液化及形成γ／Ｌ     

16MnR低合金高强钢埋弧自动焊结晶裂纹产生原因分析和防止

在16MnR低合金钢埋孤自动焊工艺评定中,焊缝根部焊道纵向分布热裂纹沿奥氏体晶界开裂,属典型的结晶裂纹,它是由于结晶过程中S、P共晶物的偏析所引起.经过对比试验,母材、焊材化学成分均符合要求,且焊材H08MnA对结晶裂纹的敏感性低；通过焊接速度、焊接电流与裂纹率关系的试验分析可知,降低焊接速度或减小焊接电流均可减小结晶裂纹的产生；综合分析焊接线能量,确定了第一层施焊在较小线能量情况下,采用低焊速的方法能有效地防止结晶裂纹的产生；采用开槽引收弧板,点固焊距焊缝120 mm以上,有利于避免端部热裂纹产生.     

304不锈钢法兰焊接裂纹分析及返修

对检修过程中发现的304不锈钢焊缝裂纹及母材本体裂纹进行分析,焊缝存在较多的焊渣,以及根部未焊透是焊缝开裂的原因。母材的金相分析表明,304不锈钢晶界存在碳化物聚集,容易发生晶间腐蚀,引起母材开裂,焊接过程中,多层多道焊也容易使得热影响区晶间腐蚀加剧,引起母材开裂。304不锈钢锻造法兰的制造过程中应避免在敏化温度停留时间过长,固溶处理时应采取快冷的方式避免晶间腐蚀。焊接返修过程中,通过严格控制焊接层间温度,采用快速小热输入的工艺参数使得返修后的304不锈钢焊接质量检验合格。     

基于焊缝熔深优化的7075铝合金等离子-MIG复合焊接热裂纹敏感性

通过一次回归正交实验,建立了7075铝合金等离子-MIG复合焊接参数与焊缝熔深之间的定量关系;利用Gleeble~(-1)500热模拟试验机对7075铝合金进行热塑性实验,确定了合金的脆性温度区间;采用鱼骨法对7075铝合金进行焊接热裂纹敏感性实验,并用SEM、EDS等手段分析了热裂纹的类型及产生原因。结果表明,7075铝合金脆性温度区间为470~620℃;当焊接热输入分别为2.52、2.95和3.42 k J/cm时,随着热输入的增加,焊接热裂纹敏感性呈先降低后升高的变化规律,裂纹类型由母材部分熔化区的液化裂纹转变为焊缝金属区的结晶裂纹,其中当热输入量为2.95 k J/cm时,焊接接头不仅获得最佳的焊缝熔深,而且其热裂纹敏感性最小,焊接热裂纹呈结晶裂纹方式。     

基于焊缝熔深优化的7075铝合金等离子-MIG复合焊接热裂纹敏感性EI北大核心CSCD

通过一次回归正交实验,建立了7075铝合金等离子-MIG复合焊接参数与焊缝熔深之间的定量关系;利用Gleeble^(-1)500热模拟试验机对7075铝合金进行热塑性实验,确定了合金的脆性温度区间;采用鱼骨法对7075铝合金进行焊接热裂纹敏感性实验,并用SEM、EDS等手段分析了热裂纹的类型及产生原因。结果表明,7075铝合金脆性温度区间为470~620℃;当焊接热输入分别为2.52、2.95和3.42 k J/cm时,随着热输入的增加,焊接热裂纹敏感性呈先降低后升高的变化规律,裂纹类型由母材部分熔化区的液化裂纹转变为焊缝金属区的结晶裂纹,其中当热输入量为2.95 k J/cm时,焊接接头不仅获得最佳的焊缝熔深,而且其热裂纹敏感性最小,焊接热裂纹呈结晶裂纹方式。     

K438高温合金补焊接头热处理裂纹研究

对K438高温合金补焊件热处理裂纹进行了研究,观察了裂纹的分布特征,分析了不同裂纹的形成机理。结果表明,热处理后热影响区出现两类裂纹:不连续的液化裂纹和起始于熔合区,向母材扩展的应变时效裂纹。应变时效裂纹取决于焊缝的残余应力和敏感组织,M_(23)C_6和M_6C的存在增加了晶界脆性,增大了裂纹开裂的倾向性。当应力超过合金的强度极限即发生开裂。液化裂纹是由于晶界的低熔点(γ+γ′)共晶相在热处理时被重新熔化,削弱了晶粒间的内聚力,导致裂纹的产生。     

TIG焊Mg-Nd-Gd-Zn-Zr合金焊缝组织和性能

采用钨极氩孤焊(TIG)连接了Mg-Nd-Gd-Zn-Zr稀土镁合金.利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析了焊接接头的组织特征,并对显微硬度和抗拉强度进行了测试.结果表明:焊缝的相组成主要为α-Mg和GdMg5相,未检测到母材中存在的Mg41Nd5.焊缝的显微硬度在焊缝边缘存在低点,焊缝强度约为母材的80％.     

电磁搅拌对AZ61镁合金TIG焊焊缝质量的影响

为了改善镁合金的焊接性,在对AZ61镁合金进行TIG焊过程中加入间歇交变纵向磁场,系统地研究电磁搅拌作用对焊缝中气孔、裂纹、焊缝显微组织及力学性能的影响,并用金相显微镜及扫描电子显微镜对其显微组织进行分析,发现外加磁场的电磁搅拌作用可以改变焊接熔池的结晶过程,促进气泡上浮,降低镁合金焊接热裂纹敏感性,抑制热裂纹产生;同时,细化焊接接头的一次结晶组织,使低熔点共晶物细化、球化、弥散分布,改善焊接接头的综合力学性能,有效防止焊接接头软化,进而提高焊接接头的质量。     

汽车车架用AZ61A镁合金的外加磁场MIG焊研究

以汽车车架用AZ61A镁合金作为研究对象,利用显微镜、XRD和硬度测试手段研究了在焊接过程中引入磁场对于MIG焊焊缝成型及接头焊核区、热影响区和邻近母材区显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:磁场搅拌作用使得晶粒得到细化,晶界被打碎以及球状共晶质点出现,一定程度上改善和提高了AZ61A镁合金焊接接头的力学性能;并且电磁场的引入抑制第二相β-Al12Mg17的产生,从而减少热裂纹和气孔等缺陷的发生。     

光纤激光-MIG复合焊接中厚板铝合金组织特征

研究了光纤激光-MIG复合焊接中厚板铝合金的焊缝组织。结果表明,光纤激光-MIG复合焊接可一次焊透8 mm厚铸造铝合金ZL114,焊缝中没有大的工艺气孔,也无热裂纹,但出现较多的冶金气孔。焊缝主要由α(Al)和Al-Si共晶组成,焊缝上部、中部和下部组织变化不明显,焊缝没有分层现象。焊缝较热影响区和母材组织细密,焊缝和热影响区的共晶组织类似,但焊缝和母材共晶组织明显不同,体现在共晶形态和Si含量的不同,但母材的共晶组织在一定的热循环条件下,可以转变为与焊缝类似的共晶组织,伴随的是枝晶数量的减少,枝晶在母材和焊缝中都占绝大部分。     

Zn-Ag-Cu钎料超声钎焊AZ31B镁合金/6063铝合金

以Zn-Ag-Cu合金作为钎料,使用Ar气氛保护高频感应加热,并在钎焊过程中施加超声震动辅助,在不使用钎剂的情况下获得镁合金AZ31B与铝合金6063的钎焊接头。使用SEM、EDS、XRD分析钎焊接头的微观结构,并测试了接头的力学性能以及焊缝内各物相的显微硬度。研究表明焊缝内物相组成为Mg-Zn共晶、Zn-Al共晶、颗粒状Al(Zn)或Zn(Al)固溶体以及脆性化合物Al6CuMg4+Cu5Zn8。搭接接头平均剪切强度在50 MPa以上。接头以脆性沿晶断裂为主穿晶断裂为辅。断裂位置位于靠近镁母材与焊缝界面扩散层附近的脆性金属间化合物处。     

镁合金电阻点焊液化裂纹机理研究

为了获得高性能的镁合金电阻点焊接头,利用体视显微镜、扫面电镜等设备研究了点焊接头热影响区裂纹的形貌,并研究了裂纹的形成机理及控制方法.结果表明,热影响区裂纹属于液化裂纹,其出现在紧靠点焊熔核的热影响区,并且能够扩展到点焊接头的表面,它可能是由结晶裂纹在熔核边缘产生的应力集中引起的.液化裂纹的形成主要与低熔点液化膜(由低固溶度的原子扩散到熔化的晶界而形成)和冷却过程中产生的拉伸应力有关.应该选择相对低的热输入(即相对小的焊接电流、短的焊接时间或者高的电极压力)来降低热影响区液化裂纹敏感性.     

铌对焊缝氢致裂纹敏感性及显微组织的影响

本文利用G-BOP 试验方法探讨了铌含最对低合金钢手工电弧焊焊缝氢裂纹敏感性及其显微组织的影响。结果表明,增加焊缝中的铌含量会增大焊缝氢致裂纹的敏感性,但当铌含量低于0.03%时,看不到这种有害倾向.降低焊缝中的氢含量能有效地降低焊缝的氢裂倾向。但随铌含量增高,这种效应减弱。铌能抑制焊缝中晶界铁素体生长,促进铁素体与第二相(即魏氏组织)形成。本文讨论了其机理,并提出了新的设想.通过回归分析得出焊缝氢致裂纹率Pc 与铌含量、焊接线能量E、焊缝含氢量H_(?w)以及母材预热温度T_0之间的关系式。